1.2. Методы оценки качества телефонной передачи

Абоненты оценивают качество передачи по телефонному тракту по разборчивости передаваемой инфор­мации, громкости приема и натураль­ности звучания принимаемой речи. На эти показатели оказывают влия­ние качество электроакустических преобразователей, уровень электри­ческих линейных и акустических комнатных шумов, а также рабочее затухание тракта.

Наиболее распространенными ме­тодами оценки качества телефонной передачи являются метод разборчи­вости и метод рабочего затухания.

Метод разборчивости. Этот метод относится к объективным методам, так как он предусматривает участие в оценке качества связи специальных тренированных артикуляционных бригад. По испытуемому телефонно­му тракту передаются отдельные элементы речи, чаще всего слоги, не связанные между собой по смыслу. Для этого составляются специальные таблицы, содержащие различные слоги в той пропорции, в какой они содержатся в живой речи. Например, «няк, мюф, нуль, бущ...». Отношение числа правильно принятых операто­рами слогов к общему числу пере­данных слогов называется слоговой разборчивостью. Качество передачи считается удовлетворительным, если слоговая разборчивость будет не ниже 40 %. Между различными видами разборчивости — слоговой (S), словесной (№), фразовой (/), числовой (N) и формантной (Л) — существуют определенные взаимоза­висимости, которые выражаются кривыми на рис. 1.5. Существует аналитический метод расчета разбор­чивости формант для исследуемого тракта, после чего с помощью этих кривых можно определить значения других видов разборчивости.

Метод разборчивости был исполь­зован для определения полосы частот, необходимой для передачи речи. Оказывается, что исключение из передаваемого диапазона частот

ниже 300 Гц и выше 3400 Гц незначительно сказывается на раз­борчивости и натуральности речевого сигнала. Поэтому Международный консультативный комитет по телефо­нии и телеграфии (МК.КТТ) реко­мендует использовать при теле­фонной передаче полосу частот 300—3400 Гц.

Метод оценки тракта по рабочему затуханию. Этот метод дает оценку только электрической части теле­фонного тракта. Как известно из курса «Теория линейных электриче­ских цепей», рабочее затухание тракта

где jV_max—максимальная мощность, отдаваемая передатчиком в приемник, согласован­ный с ним по входному сопротивлению, Вт; Л^пр — мощность, получаемая . приемником, Вт.

Рабочее затухание телефонного тракта, дБ,

где Ос — собственное затухание тракта; а„_С; — затухание несогласованности входных сопротивлений участ­ков трактов.

Согласно существующим нормам рабочее затухание электрической часта тракта не должно превышать 30 дБ для тока частотой 800 Гц.

1.1, Электроакустические преобразователи и их основные характеристики

Для высокого качества теле­фонной передачи необходимо, чтобы электроакустические преобразовате­ли не вносили нелинейных искажений в разговорный тракт, обладали максимально возможными для дан­ного типа преобразователей чувстви­тельностью и коэффициентом по­лезного действия и были бы на­дежными в работе. Кроме того,

преобразователи должны иметь не­высокую стоимость и быть эконо­мичными в эксплуатации.

Для оценки качества работы микрофона и телефона в отношении преобразования одного вида энергии в другой вводится понятие чув­ствительности преобразователя.

Чувствительностью микрофона 5„ называется отношение электродви­жущей силы Е_М(В), развиваемой микрофоном, к звуковому давлению р_м, Па, действующему ' на его мембрану (рис. 1.6, а):

Чувствительностью телефона на­зывается отношение звукового давле­ния р_т, Па, развиваемого телефоном, к напряжению U\, В, на зажимах телефона:

Чувствительность преобразовате­лей в значительной степени зависит от частоты (рис. 1.6, б). Идеальная частотная характеристика чувстви­тельности микрофона представляет собой прямую, параллельную оси частот (прямая /). Действительная ча­стотная характеристика чувствитель­ности преобразователя имеет вид кривой 2. Различная чувствительность преобразователя для разных частот передаваемого диапазона является причиной частотных искажений, вно­симых им в передачу речи. Неравно­мерность частотной характеристики для микрофона А5_М и телефона Д5_Т принято оценивать в децибелах:

^гД^е -5_Mmax, S_rmax и S_Mmin,S_Tmjn — соответ­ственно наибольшие и наименьшие значения чувствительности микро­фона и телефона.

Чем меньше значение AS, тем выше качество преобразователя.

Для оценки качества работы преобразователей вр всем диапазоне передаваемых ч^„тот пользуются средней чувствительностью, которая характеризуется прямой 3.

Электроакустические преобразо­ватели можно разделить на две основные группы — обратимые и необратимые. Обратимые пре­образователи обладают свойством преобразования как акустической энергии в электрическую, так и нао­борот — электрической энергии в звуковую. Необратимые преобразо­ватели этим свойством не обладают. Рассмотрим основные типы преобра­зователей и их характеристики, которые нашли широкое распростра­нение на практике (табл. 1.1).

Электромагнитный преобразова­тель содержит постоянный магнит с полюсными надставками, электро­магнит и мембрану М из ферро­магнитного материала.Преобразова­тель обратимый и может применяться в качестве микрофона и телефона.

При использовании его в качестве микрофона средняя чувствительность достигает 0,1 В/Па, а в качестве телефона — 15 Па/В. Большим недо-

статном преобразователей указанно­го типа является значительная неравномерность частотной характе­ристики, достигающая 20 дБ, и боль­ший коэффициент нелинейных иска­жений— до 5%. Применяются они главным образом в качестве телефо­на в телефонных аппаратах.

Электродинамический преобразо­ватель имеет постоянный магнит и легкую подвижную катушку К, соединенную с мембраной М. При

колебании мембраны в обмотке катушки возникает электродвижу­щая сила. Этот преобразователь является обратимым и применяется в качестве студийных микрофонов, а также телефонов и громкоговорите­лей. Средняя чувствительность элект­родинамического микрофона 0,004 В/Па. Из-за небольшой чувствитель­ности электродинамический микро­фон работает совместно с усилите­лем, устанавливаемым в непосред­ственной близости от микрофона. Если такой преобразователь исполь­зуется в качестве телефона или громкоговорителя, _sто его средняя чувствительность достигает 0,6 Па/В. Неравномерность частотной характеристики преобразователя около 10 дБ.

Электродинамические преобразо­ватели характеризуются хорошей частотной характеристикой, неболь­шим коэффициентом нелинейных искажений (3%), простой кон­струкцией и надежностью в эксплуа­тации.

Электростатический или конден­саторный преобразователь содержит конденсатор, состоящий из тонкой легкой подвижной пластины-мембра­ны М и неподвижной пластины. При воздействии звуковых волн на мемб­рану последняя начнет колебаться, вследствие чего будет изменяться расстояние между обкладками кон­денсатора, а это в свою очередь вызовет изменение его емкости. При изменении емкости конденсатора через сопротивление нагрузки R_H будет проходить переменный ток, создающий на нем соответствующее падение напряжения. Преобразова­тель обратимый, имеет хорошую частотную характеристику (неравно­мерность 4 дБ), но очень малую чувствительность (для микрофона 10~⁵ В/Па).

На качественные характеристики преобразователя оказывают большое влияние состояние изоляции между обкладками, постоянство напряже­ния источника питания, натяжение мембраны и изменение температуры окружающей среды. Преобразова-

тель применяют преимущественно в качестве микрофонов для акустиче­ских измерений и в студиях.

Пьезоэлектрический преобразова­тель основан на использовании пьезоэлектрического эффекта неко­торых кристаллов — кварца, турма­лина, сегнетовой соли и др. При механической деформации таких кристаллов на их гранях возникает электрический заряд. Преобразова­тель обратимый, т. е. при изменении электрического заряда на кри­сталлическом элементе возникают механические колебания кристалла.

При использовании преобразова­теля в качестве микрофона удается получить среднюю чувствительность 0,025 В/Па при неравномерности частотной характеристики до 7 дБ. Если преобразователь применяется как телефон или громкоговоритель, средняя чувствительность его дости­гает 20 Па/В. Неравномерность частотной характеристики преобра­зователя около 10 дБ.

Основным недостатком пьезо­электрических преобразователей яв­ляется большое влияние на их параметры температуры и влажности окружающей среды. Они применя­ются в специальной аппаратуре, где важно иметь небольшие габариты.

Угольный микрофон является преобразователем необратимого ти­па. Действие угольного микрофона основано на свойстве угольного порошка изменять свое сопротивле­ние в зависимости от изменения его плотности. Зву^'^вые волны воздей­ствуют на м€..юрану М и заставляют ее колебаться. Под влиянием колеба­ний мембраны угольный порошок сжимается, а сопротивление его изменяется. Вследствие этого в цепи нагрузки /?„ будет проходить ток, изменяющийся в соответствии с изме­нением звукового давления, действу­ющего на мембрану.

Большим достоинством угольного микрофона по сравнению с другими типами микрофонов является высо­кое значение средней чувствительно­сти, достигающее 0,7 В/Па, что сделало его наиболее распростра-

Подставляя значение Bj, получ»

ненным в телефонных аппаратах местной связи. Однако угольные микрофоны имеют большую неравно­мерность частотной характеристики (до 30 дБ) и значительный коэффи­циент нелинейных искажений (до 20%), поэтому они не применяются в качестве студийных микрофонов при организации таких видов связи, как связь совещаний, диспетчерская поездная, дорожная распорядитель­ная, оповестительная связь и др., где используются главным образом элек­тродинамические микрофоны.